Apresentadas as soluções, características e etapas adotadas para a construção e implementação dos elementos experimentais anteriormente apresentados, sucede-se, na subsecção seguinte, as especificações, mais relevantes, inerentes aos equipamentos auxiliares empregues para a concretização dos estudos experimentais realizados.
4.3.1.
Sistema de ventilação
De modo a garantir um escoamento de ar unidirecional, contínuo e uniformemente distribuído, capaz de superar as diversas perdas de carga, essencialmente singulares, geradas pelas 24 curvas de 90˚, optou-se em recorrer à utilização de um sistema de ventilação mecânica (S&P, TD-250/100 T), apresentado na figura 4.25.
Este ventilador é do tipo hélico-centrífugo, de baixo perfil, dispondo de um motor monofásico de apenas uma velocidade (2200 rpm), não regulável, alimentado diretamente a 230 V e 50 Hz de frequência, envolvendo uma potência elétrica máxima de 24 W e um caudal máximo de ar
de 240 m3/h. Este ventilador envolve ainda uma proteção térmica, por fusível, que interrompe
a alimentação do sistema quando este estiver sujeito a temperaturas de trabalho inferiores a - 20 °C ou superiores a 40 °C.
Na medida que o ventilador não permite proporcionar a regulação do seu caudal de ar, e uma vez que esse era um parâmetro que se desejava variar, optou-se em recorrer à integração em série de dois ventiladores com caracterísiticas idênticas. Na figura 4.26 é possível observar os detalhes referentes à incorporação dos dois ventiladores, nomeadamente à entrada e à saída do permutador de calor, sendo que para a diminuição do caudal de ar foi apenas incorporado um ventilador na conduta responsável pela admissão do ar.
Embora os datasheets dos ventiladores fornecessem os dados relativos à sua potência elétrica, foram efetuadas medições da tensão e intensidades de corrente para cada um dos ensaios em que foi utilizado um, ou dois ventiladores. Os resultados obtidos demonstraram-se idênticos ao valor indicado pelo fabricante, nomeadamente 24 W para cada ventilador.
4.3.2.
Sistema de medição da temperatura
Dado a necessidade da monitorização da temperatura em diversos pontos em simultâneo, recorreu-se um data logger de temperatura de 12 canais (PCE instruments, PCE-T 1200), apresentado na figura 4.27.
Este equipamento abarca uma vasta gama de tipos de termopares que lhe podem ser conectados (K, J, T, E, R, S). Embora os termopares empregues para as medições da temperatura do solo e da temperatura do ar ao longo do permutador de calor serem diferentes, nomeadamente tipo T e tipo K, respetivamente, este sistema de aquisição de dados possibilita com a mesma precisão, ± (0,4 % + 0,5 °C), a sua leitura.
Figura 4.26 - Fotografia de um dos ensaios realizados com dois ventiladores.
Este equipamento permite realizar medições in situ, facultando os valores de temperatura em tempo real, ou ainda, por intermédio de um cartão SD, o seu registo contínuo durante um período e intervalo de tempo pretendido, e, importar, posteriormente, os dados obtidos em formato de ficheiro Excel.
4.3.3.
Escudo para sonda de medição da temperatura do ar exterior
Como sugerido por Tarara & Hoheisel (2007), para as medições da temperatura do ar ambiente foi construído um invólucro protetor, aplicado em torno da junção bimetálica do termopar. Exibem-se na figura 4.28 imagens refentes aos pormenores do invólucro contruído.
Este escudo tem como objetivo de minimizar os erros de medição causados pelas interferências geradas pelo ambiente externo, nomeadamente pela radiação solar, que incide sobre a junção de medição, e, pelas variações da velocidade do vento.
Como se pode observar na figura, a junção de medição encontra-se cercada por um cilindro de alumínio polido, posicionada convenientemente ao centróide do invólucro para impedir o seu contacto com a parede interna do invólucro o qual causaria erros de medição. As suas extremidades encontram-se abertas possibilitando o livre trânsito do ar (ventilação passiva), por forma a potencializar a transferência do calor para fora impedindo assim a geração de efeito de estufa. Como anteriormente referido, o material escolhido para o escudo foi alumínio, sendo que este foi polido, interior e exteriormente, de forma a proporcionar propriedades óticas que maximizam o seu poder de reflexão sobre a radiação térmica que incida na superfície.
Em consequência da baixa emissividade do material e das sugestões construtivas, as quais foram adotadas, indiciadas por Tarara & Hoheisel (2007), o invólucro protetor permite facultar uma medição de temperatura do ar ambiente mias precisa e estável.
Para os ensaios experimentais a sonda de medição da temperatura do ar ambiente era disposta
de modo que uma das aberturas do escudo e, consequentemente, a junçãodo par termoelétrico
não permanecesse orientada diretamente segundo a mesma direção dos feixes de radiação solar incidentes.
4.3.4.
Sistema de medição da velocidade
A medição da velocidade do escoamento de ar à saída do permutador de calor foi realizada através de um anemómetro de hélice (Testo, Testo 416), apresentado na figura 4.29. A precisão associada às medições do equipamento são de ± 0,2 m/s + 1,5% do valor médio da leitura efetuada.
Para a correta medição da velocidade do escoamento de ar construi-se um suporte, tendo este como finalidade de garantir o posicionamento adequado do anemómetro, certificando-se que o rotor da turbina se localize no centro geométrico da secção transversal à saída da tubagem responsável pela extração ar. Pode observar-se na figura 4.30 os pormenores relativos à associação do anemómetro com o suporte construído.
Quanto ao procedimento do registo das medições de velocidades do ar efetuadas, foram realizadas dez leituras durante um minuto, espaçadas de igual forma por seis segundos, cuja a média ponderada dos valores obtidos foi considerada como resultado final.
4.4. Nota conclusiva
No capítulo que agora se conclui foram apresentadas e caracterizadas todas as unidades experimentais que foram empregues para a realização dos ensaios experimentais efetuados no âmbito do presente trabalho. Inicialmente foram apresentados e justificados os parâmetros escolhidos para a conceção do permutador de calor ar-solo proposto, seguido pela descrição da
metodologia empregue para a sua construção, referindo, concomitantemente, todos os
materiais utilizados, e por fim, aludiu-se às etapas adotadas para a sua implementação. Posteriormente, foram apresentadas as sondas desenvolvidas para a medição da temperatura do solo, descrevendo-se, de igual forma, todos seus aspetos relativos à construção e implementação destas. O capítulo finaliza-se apresentando os equipamentos auxiliares utilizados para a realização dos diversos ensaios experimentais.
Apresentar-se-ão no capítulo seguinte os vários estudos realizados, expondo com detalhe as condições referentes a cada um dos ensaios experimentais efetuados para o permutador de calor e da monitorização da temperatura do solo realizadas. O capítulo 5 concluir-se-á com a apresentação e discussão dos resultados obtidos.